2022年多功能时钟方案报告.docx

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1、精品学习资源多功能数字钟设计报告中国计量学院2021 年 5 月 3 日目录摘要欢迎下载精品学习资源1. 设计任务1） 基本要求2） 发挥部分2. 方案论证与比较1） 显示部分2） 数字时钟3） 温度采集4） 闹铃部分5） 电源模块3. 总体方案1） 工作原理2） 总体设计4. 系统硬件设计1） STC89C52RC单片机最小系统2） 测温模块3） 时钟模块4） 储备器模块5） LCD 显示模块6） 电源模块5. 单片机程序部分1）程序编写6. 测试与结果分析1） 基本部分测试与分析2） 发挥部分测试与分析3） 创新部分测试与分析7. 设计总结摘要 本设计采纳 LCD 液晶屏幕显示系统，以 S

2、TC89C52RC 单片机为核心，由键盘、温度采集、定时闹铃、日期提示等功能模块组成；基于题目基本要求，本系统对时间显示、闹铃方式进和温度采集系统行了重点设计；此外，扩展了整点报时、非易失闹铃信息储备、国内外重要节日提示等功能；本系统大部分功能由软件来实现，吸取了硬件软件化的思想，大部分功能通过软件来实现，使电路简洁明白，系统稳固性大大提高；本系统不仅胜利的实现了要求的基本功能，多数发挥部分也得到了实现，而且仍具有肯定的创新功能；欢迎下载精品学习资源关键字： STC89C52RC单片机、 LCD液晶显示、双电源供电、温度采集、非易失定时闹铃、生日提示、重要节日提示、整点报时1 、任务设计1 ）

3、基本要求1 ）具有时间设置 小时和分钟）、闹钟时间设置、闹钟开、闹钟关功能；2 ）数字显示小时、分钟，有AM 、PM 指示器，闹钟就绪灯，蜂鸣器；3 ）利用键盘或其它方式切换，数字显示年、月、日、周次；4 ）利用键盘或其它方式切换，数字显示当前环境温度0 600.2 ）；5 ）利用手势或其它任意方式非接触停止闹钟；2 ）发挥部分1 ） 220VAC供电，具有测量、显示电网频率、电压有效值功能；2 ）产生 0-100k 方波，频率 10Hz 步进可调，峰峰值 20V100欧姆负载），频率可以键盘掌握；3 ）断电后，可储存电压、频率测量值，断电时间，闹钟设置值等参数，可自动储存20 次，系统来电后

4、，无需手动设置，即可复原正常工作；4 ）遥控设置闹钟、时间等参数；2 、方案论证1） ）显示部分 :显示部分是本次设计的重要部分，一般有以下两种方案：方案一：采纳LED 显示，分静态显示和动态显示；对于静态显示方式，所需的译码驱动装置许多，引线多而复杂，且牢靠性也较低；而对于动态显示方式，虽可以防止静态显示的问题，但设 计上假如处理不当，易造成亮度低，有闪耀等问题；方案二：采纳LCD显示； LCD液晶显示具有丰富多样性、敏捷性、电路简洁、易于掌握而且功耗小等优点，对于信息量多的系统，是比较适合的；鉴于上述缘由，我们采纳方案二；2） ）数字时钟数字时钟是本设计的核心的部分；依据需要可采纳以下两种

5、方案实现：方案一：方案完全用软件实现数字时钟；原理为：在单片机内部储备器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息；利用定时器与软件结合实现1 秒定时中断，每产生一次中断，储备器内相应的秒值加1 ；如秒值达到60 ，就将其清零，并将相应的分字节值加1；如分值达到60 ，就清零分字节，并将时字节值加1；如时值达到 24 ，就将时字节清零；该方案具有硬件电路简洁的特点，但当单片机不上电，程序将不执行；而且由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高；方案二：方案采纳Dallas公司的专用时钟芯片DS1302 ；该芯片内部采纳石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/ 年，且具有完备的时

6、钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简洁；为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情形下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池；当电网电压不足或突然掉电时，可使系统自动转换到内部锂电池供电系统；而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时供应正确的时间；基于时钟芯片的上述优点，本设计采纳方案二完成数字时钟的功能；3） ）温度采集由于现在用品追求多样化，多功能化，给系统加上温度测量显示模块，能够便利人们的生活， 使该设计具有人性化；方案一：采纳热敏电阻，可满意40 摄氏度至 90摄氏度测量范畴，但热敏电阻精度、重复欢迎下载精品学习资源性、牢靠性较差

7、，对于检测小于1 摄氏度的信号是不适用的；方案二：采纳温度传感器DS18B20 ；DS18B20可以满意从 -55摄氏度到 +125摄氏度测量范畴，且 DS18B20测量精度高，增值量为0.5 摄氏度，在一秒内把温度转化成数字，测得的温度值的储备在两个八位的RAM 中，单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度，使用便利；基于 DS18B20 的以上优点，我们打算选取DS18B20 来测量温度；4） ）闹铃部分一般的时钟都带有闹铃，实现闹铃方式可采纳以下两种:方案一：将闹钟信息存放在单片机自带的储备器中；该方案成本低而且易于实现，但是一但掉电会造成之前信息的丢失；方案二：将闹钟信息存放在非易失

8、储存器AT24C02中；该方案即使在完全的掉电的情形下也不会造成闹钟信息的丢失，可防止方案一带来的麻烦；5） ）电源模块方案一：采纳干电池作为系统电源；但需常常换电池，不符合节约型社会的要求；方案二：采纳直流稳压电源作为系统主电源，干电池作为帮助电源；不仅不需要常常更换电源，并且当市电停止时能够采纳干电池做为系统电源，使用更加安全牢靠；基于以上分析，我们打算采纳方案二3 、总体方案1） ）工作原理 :本 设 计 采 用 STC89C52RC单 片机 作 为 本系 统 的控 制 模 块 ； 单片 机 可 把由 DS18B20 、DS1302 、AT24C02中的数据利用软件来进行处理，从而把数据

9、传输到显示模块，实现温度、日历和闹铃的显示；以LCD液晶显示器为显示模块，把单片机传来的数据显示出来，并且显示多样化；在显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的挑选与切换；2） ）总体设计 :总体框架图如图 1欢迎下载精品学习资源设4 、系统硬件设计 单元电路设计及分析）1） ） STC89C52RC单片机最小系统 ：图 1 总体框架欢迎下载精品学习资源最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分；图2 为 STC89C52RC单片机的最小系统；欢迎下载精品学习资源图 2 最小系统电路图2） ）温度测量模块 :温度测量传感器采纳DALLAS公司 DS18B20的单总线数字化温度传感器，测温范

10、畴为-55 125 ，可编程为 9 位12位 A/D转换精度，测温辨论率达到0.0625 ，采纳寄生电源工作方式， CPU 只需一根口线便能与DS18B20通信，占用 CPU 口线少，可节约大量引线和规律电路；接口电路如图3 所示；图 3 DS18B20 测量电路3） ）时钟模块 :时钟模块采纳 DS1302 芯片， DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟 / 日历和 31 字节静态 RAM 通过简洁的串行接口与单片机进行通信实时时钟/ 日历电路供应秒分时日日期月年的信息每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过AM/PM指示打算采纳 24或12 小时格

11、式 DS1302 与单片机之间能简洁地采纳同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线：RST复位、 I/O 数据线、 SCLK串行时钟；时钟 /RAM 的读 / 写数据以一个字节或多达31 个字节的字符组方式通信； DS1302 工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于1mW ，其接线电路如 4欢迎下载精品学习资源图 4 时钟电路4） ）储备器模块 :储备器采纳 Atmel公司的 AT24C02芯片；该芯片带有2KB 的串行 COMS EEPROM，内部含有256 个 8 位字节，可通过 I2C 总线对其接口进行读写操作，而且带有写爱护功能；其接线图如图5欢迎下载精品学习资源所示；5） ） L

12、CD 液晶显示模块 :图 5 AT24C02储备器电路欢迎下载精品学习资源LCD液晶显示模块采纳LCD1602型号，具有很低的功耗，正常工作时电流仅2.0mA/5.0V；通过编程实现自动关闭屏幕能够更有效的降低功耗；LCD1602分两行显示，每行可显示多达16 个字符； LCD1602液晶模块内部的字符发生储备器CGROM）已经储备了160个不同的点阵字符图形，通过内部指令可实现对其显示多样的掌握，并且仍能利用空余的空间自定义字符；其接线如图 6图 6 LCD 显示电路6） ） 系统电源 :欢迎下载精品学习资源双电源设计是本设计的重点；220V沟通转 5V直流稳压电源会更加安全、有用；当没有沟

13、通电时，系统采纳干电池供电；当接通沟通电时，就电路自动切换到沟通电供电，并且对干电池进行慢性充电；电路图如图7 ：图 7 电源电路5 、单片机程序部分1 ）程序编写#includesbitled=P37；/电源指示sbitkey1=P20；sbit led6 =sfrP21；/模拟灯指示smdis=0x80；sbitweishuang0=P26；/数码管第一个位选sbit weishuang1 = P27； / 数码管其次个位选unsignedcharshu0,shu1,tc=0；unsignedinttimes；0x7f,0x1a,0xb7,0xbb,0xda,0xeb,0xef,0x3a,

14、0xff,0xfd,0x40,0x00/0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1.,2.,3.,4.,5.,6.,7.,8.,9.,-,灭；,voiddelaytunsignedinttunsignedinti,j；fori=t；i0；i-forj=0；j；voidint00interrupt0EX0=0；IE0=0；ifkey1=0led=1；led6=0；times=3200；whiletimesshu1=times/200%10；shu0=times/200/10；unsignedcharcodemd=0x7d,0x18,0xb5,0xb9,0xd8,0xe9,0xed,0x38,0x

15、fd,0xf9,欢迎下载精品学习资源delayt2；shu0=shu1=21；/IE0=0；EX0=1；voidint_t0interrupt1TR0times-=0；tc+；iftc=2tc=0；TH0=0xee；TL0=0x00；iftc=0smdis=mdshu0；weishuang0=0；weishuang1=1；elseiftc=1TR0smdis=mdshu1=；weishuang0=1；1weishuang1=0；voidmainTMOD=0x01；/定时器0方式1TH0=0xee；/0xa6；/25ms定时常数TL0EA=0x001；ET0=1；TR0=1；EA=1；EX0=1

16、；IT0=1；PT0=1；PX0=0；tc=0；shu0=shu1=21；/7；timeswhile1=0；key1=1；led=0；led6=1；6 、测量及其结果分析1） ）基本部分测试与分析1 测试仪器：秒表、温度表、万用表2 基本要求部分的测试与分析：1 ）系统上电后，第一显示欢迎词，接着进入显示时间和温度；按各功能键执行相应的功能时欢迎下载精品学习资源钟操作方法详见附录中的附二）；2 ）显示时间时通过与秒表对比，测试的系统时钟走时精确，误差很小；3 ）设定闹铃时间，当闹铃时间到时响铃；响铃长度为1 分钟，期间按除E 键屏幕背光键）外的任意一键退出响铃；28.730.733.545.0

17、温度输出 摄氏度 29.030.833.345.1由测试知，数字钟的输出与温度计值基本上相等，误差不大于0.5 度；5 ）上电后记录下时间，去掉220V 和干电池电源，隔5 分钟过再次通电，测得系统时钟仍然走时精确；经测试，本系统的时钟掉电爱护时间长达9 分钟；2） ）发挥部分测试与分析：1 ）系统可显示温度00.099.9摄氏度；2 ）拔掉沟通电，装上干电池系统工作，说明干电池作为电源为系统供电；卸掉干电池接上沟通电系统也工作，说明沟通电也能适合系统使用；同时装上干电池，测得干电池回路中的二极管压降为0 ，说明二极管截止，干电池不作为系统的电源工作；同时测得对干电池的充电电流约为10mA ，

18、即沟通电对充电池进行慢性充电；3 ）当生日和闹铃设置为开时，主显单上有标志显示闹铃为 A ，生日为 B）；当设定时间或日期到时，系统开头响铃，期间按AD键可退出；生日响铃范畴：生日当日7： 00 开头第一次响铃，以后每隔一小时再响铃一次，直至晚上22： 00 最终一次响铃；为闹铃就不受时间限制，在任意时刻只要时间到就开头响铃；3） ）创新部分测试与分析:1 ）在时间显示界面中长按C 键进入日期提示查看；2 ）系统具备整点报时功能，报时范畴为：早上7 点整晚上22 点整；3 ）系统中的生日和闹铃设定信息均存放在储备器中，即使掉电也不会丢失；7 、设计总结经过大家多天的努力，最终完成了第一次任务，设计出了聚集外观精致、便利有用、功能强大于一体的数字电子钟；该数字钟采纳桌面式摆放设计，精致雅观；附带双电源装备，可供不时之需，而且具有温度、闹铃、生日一些列常用的附加功能，更加便利有用，符合现实要求；多功能时钟仍具有掉电也不会丢失时间、闹铃、生日等信息的优点，可防止不必要的苦恼，设计更加的人性化和智能化；同时仍能够自定义调整显示灰度和屏幕背光亮度，带背光功能，夜里更有用！经过这次的实践，也可以说是经过了多天的学习，尽管期间苦难重重，但我们仍是从中学习了不少新的学问和解决困难的方法，也体验到了自主创作的欢乐；欢迎下载